TANGENTE DELTA DES CAOUTCHOUCS (TAN DELTA)

Publié le 29-01-2013

Les propriétés viscoélastiques d’un matériau sont accessibles grâce à une analyse thermomécanique dynamique rendue possible via le RPA 2000. Ce viscoanalyseur, dont notre laboratoire est équipé, est un instrument à la pointe de l’industrie des élastomères.
Le principe de cette analyse est le suivant ;
- une contrainte périodique sinusoïdale est imposée au matériau à température, fréquence et déformation données et l’on mesure la réponse résultante, cette mesure est en fait la somme de deux composantes : une en phase avec la déformation imposée (module élastique G') et une déphasée de 90° par rapport à la déformation  (module de perte G ").
- le module G’ est la propriété la plus importante pour rendre compte de la capacité d’un matériau à supporter une contrainte c’est donc la réponse élastique du matériau.
- le module de perte G’’ représente la réponse visqueuse du matériau à une sollicitation dynamique externe.
- le rapport du module de perte sur le module élastique est défini comme le facteur de perte mécanique, noté tan δ.

Ce rapport indique la pondération entre la phase élastique et la phase visqueuse de l’élastomère. Il est alors possible de faire la relation entre les propriétés viscoélastiques et les propriétés d’impact comme la résilience par exemple.

Pour des structures fortement élastiques la valeur de la tangente delta est inférieure à 1. Dans la région des hautes contraintes (supérieures à 15% de déformation), on estime que la réponse élastique d’un matériau est directement proportionnelle à l’effort qui lui est appliqué.

La mesure des propriétés viscoélastiques des élastomères apporte une information critique sur le matériau et sur la performance de la production dans de nombreuses applications industrielles, toutes ces mesures doivent être stables si l'on veut pouvoir apporter une information correcte sur les spécifications du produit ou si l'on veut produire d'une façon optimale et efficace. Comprenez donc que les propriétés viscoélastiques d’un élastomère peuvent aussi bien être mesurées dans son état non vulcanisé que dans son état vulcanisé. Dans le premier cas, il nous sera possible de prédéterminer  des conditions de mise en œuvre et de moulage des matériaux tandis que dans le second cas, nous serons à même d’apprécier ou de caractériser le comportement des pièces fournies par rapport à des fonctions exprimées.

Les propriétés viscoélastiques d'un élastomère peuvent aussi bien être mesurées dans son état non vulcanisé que dans son état vulcanisé.

- dans le premier cas, il nous sera possible de prédéterminer des conditions de mise en oeuvre et de moulage des matériaux.

Par exemple, un matériau qui présenterait une prépondérance du module visqueux par rapport au module élastique présentera des caractéristiques mécano physiques assimilables à un fluide plus ou moins visqueux, on pourra alors adapter des paramètres tels que la pression d'injection pour faciliter son injection dans les empreintes d'un moule, si en revanche, le module élastique est prépondérant, on assistera à un phénomène de "rappel élastique" pour des pressions trop élevées.
- dans le second cas, nous serons à même d'apprécier ou de caractériser le comportement des pièces fournies par rapport à des fonctions exprimées.

Par exemple, si la vulcanisation d'un matériau a pour conséquence de totalement annihiler la partie visqueuse de l'élastomère, les qualités antivibratoires de ce dernier seront d'autant amoindries mais en contrepartie, ses propriétés statiques de résistance seront meilleures.